JPWO2011070907A1

JPWO2011070907A1 - 照明装置

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Publication number: JPWO2011070907A1
Application number: JP2011545161A
Authority: JP
Inventors: 池津　勇一; 勇一池津; 司八木; 石田　耕一; 耕一石田
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Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2013-04-22
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Abstract

複数のＯＬＥＤデバイスよりなる光源の輝度の調光精度を向上させ、また、個々の特性のばらつきによる輝度差を小さくすることができる照明装置の提供を目的とし、単一のＯＬＥＤデバイスを複数直列に接続したＯＬＥＤユニットをパルス駆動する駆動電源を有する照明装置において、該駆動電源は、前記ＯＬＥＤユニットの輝度を指令する輝度指令情報に応じたデューティー比のパルスを発生するパルス発生部と、前記パルス発生部で発生させた前記パルスに応じて前記ＯＬＥＤユニットをパルス発光させるＯＬＥＤ駆動部と、前記パルスのＯＮ時に前記ＯＬＥＤユニットを発光させる電圧源と電流源と、前記デューティー比に応じて前記ＯＬＥＤユニットの電源を切り替える切替部と、前記パルスのＯＦＦ時に、ＯＬＥＤユニットを発光停止させるＯＬＥＤ発光停止部と、を有することを特徴とする照明装置。

Description

照明装置に関し、特にＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ・Ｌｉｇｈｔ・Ｅｍｉｔｔｉｎｇ・Ｄｉｏｄｅ：有機発光ダイオード）を複数配列した照明装置に関する。

単一のＯＬＥＤデバイスを複数配列する場合、複数のＯＬＥＤデバイスを並列接続すると各ＯＬＥＤデバイスに同一の電流が流れず個々のＯＬＥＤデバイス間に輝度差が発生したり、またその中の１個が短絡状態になる故障を発生すると全てのＯＬＥＤデバイスが発光しなくなる等のトラブルを起こしたりするために、並列接続は行わず直列接続するのが一般的となっている。

そして、単一のＯＬＥＤデバイスを複数直列接続して光源とし、商用電力を半波整流して発光させる照明装置が従来知られている（例えば特許文献１参照）。

また、単一のＯＬＥＤデバイスを複数直列接続してＯＬＥＤユニットとし、商用電源に接続された複数のＯＬＥＤユニットを交流で駆動し、該複数のＯＬＥＤユニットをスイッチにより逐次ＯＮ／ＯＦＦしてＯＮとなった数を増減することで輝度を可変とする照明装置が従来知られている（例えば特許文献２参照）。

また、高輝度時は直流電圧の値を変化させる制御を行い、低輝度時は直流パルス電圧のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ・Ｗｉｄｔｈ・Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うことにより単一のＯＬＥＤデバイスよりなる光源の輝度を増減可能とした照明装置が従来知られている（例えば特許文献３参照）。

特開２００４−２３４８６８号公報特開２００４−１３４３８５号公報特開２００７−２５１０３６号公報

しかし特許文献１に記載された照明装置は、駆動電源は簡略化できるが一定輝度の照明を目的としているため光源の輝度を増減（以下、調光ともいう）できないという問題点があった。

また特許文献２に記載された照明装置は、複数のＯＬＥＤユニット毎にスイッチング手段を必要とし、輝度の変化を滑らかにしようとすると極めて多数のＯＬＥＤユニットとスイッチング手段との組み合わせを必要とし、構成が複雑になり実用的ではなく、ＯＬＥＤユニットとスイッチング手段との組み合わせを少なくすると照明装置としての十分な調光ができなくなってしまうという問題点があった。

また特許文献３に記載された照明装置のように高輝度時は直流電圧の値を変化させる制御を行って、複数のＯＬＥＤデバイスよりなる光源の輝度を調光する場合、図１１に示すようにＯＬＥＤの輝度−電圧特性が非線形であることに起因してわずかな電圧変化で輝度が大幅に変化して調光精度が低下し、また、複数のＯＬＥＤデバイスの個々の特性のばらつきによる輝度差も大きくなるという問題がある。

なお、特許文献３に記載された照明装置のように電圧値とパルスのデューティー比とを変化させても高輝度時に調光精度が低下し、また、特性のばらつきによる輝度差が大きくなるという問題点があることは、本願発明に至る様々な検討の中で見いだされたものである。

本発明は上記問題点に鑑み、複数のＯＬＥＤデバイスよりなる光源の輝度の調光精度を向上させ、また、個々の特性のばらつきによる輝度差を小さくすることができ、使用者に不快感を与えない照明装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の構成によって達成される。

１．単一のＯＬＥＤデバイスを複数直列に接続したＯＬＥＤユニットをパルス駆動する駆動電源を有する照明装置において、
該駆動電源は、前記ＯＬＥＤユニットに発光させる輝度を指令する輝度指令情報に応じたデューティー比のパルスを発生するパルス発生部と、
前記パルス発生部で発生させた前記パルスに応じて前記ＯＬＥＤユニットをパルス発光させるＯＬＥＤ駆動部と、
前記パルスのＯＮ時に、前記ＯＬＥＤユニットを発光させる電圧源と前記ＯＬＥＤユニットを発光させる電流源と、
前記デューティー比が増加中は、予め設定した第１の閾値より高い第２の閾値未満であれば前記電圧源により前記ＯＬＥＤユニットを発光させ、第２の閾値以上となると前記電流源により前記ＯＬＥＤユニットを発光させるように切り替え、前記デューティー比が減少中は前記第１の閾値以上では前記電流源により前記ＯＬＥＤユニットを発光させ、前記第１の閾値未満となると前記電圧源により前記ＯＬＥＤユニットを発光させるように切り替える切替部と、
前記パルスのＯＦＦ時に、第２の電圧源によりＯＬＥＤユニットを発光停止させるＯＬＥＤ発光停止部と、を有することを特徴とする照明装置。

２．前記輝度指令情報が、連続的に増加又は連続的に減少する輝度に係る情報であることを特徴とする前記１項に記載の照明装置。

３．前記電圧源は、直列に接続された複数のＯＬＥＤデバイスの全てが実用最大輝度を得られる電圧値を出力可能な電源であることを特徴とする前記１又は２項に記載の照明装置。

４．前記電流源は直列に接続された複数のＯＬＥＤデバイスの全てが実用最大輝度を得られる電流値を出力可能な電源であることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。

５．前記第２の電圧源は、直列に接続された複数のＯＬＥＤデバイスのうち、発光開始電圧の一番低いＯＬＥＤデバイスの発光開始電圧より低い電圧を出力可能な電源であることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。

上記発明により、複数のＯＬＥＤデバイスよりなる光源の輝度の調光精度を向上させ、また、個々の特性のばらつきによる輝度差を小さくすることができ、使用者に不快感を与えない照明装置を提供することができる。

ＯＬＥＤデバイスの断面構成図である。ＯＬＥＤデバイスを複数配列したＯＬＥＤユニットの説明図である。ＯＬＥＤデバイスをパルス駆動した時の過渡現象の一例を模式的に示す説明図である。ＯＬＥＤユニットを駆動する駆動電源の構成図である。駆動電源４の各部の出力を模式的に表した説明図である。輝度指令部４１の出力電圧がまだ低い時にパルス発生部４２の出力がローレベルＬｏになっている時の説明図である。輝度指令部４１の出力電圧がまだ低い時の各部の出力を模式的に表した説明図である。輝度指令部４１の出力電圧がまだ低い時にパルス発生部４２の出力がハイレベルＨｉになっている時の説明図である。輝度指令部４１の出力電圧が高くなった時にパルス発生部４２の出力がローレベルＬｏになっている時の説明図である。輝度指令部４１の出力電圧が高くなった時の各部の出力を模式的に表した説明図である。印加電圧とＯＬＥＤの輝度との関係を示した図である。

以下、実施の形態により本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

図１は、ＯＬＥＤデバイスの断面構成図である。

ＯＬＥＤデバイス１は基材である透明基板１１の表面に、陽極となる透明電極１２と、発光部である有機層１３と、陰極となる金属膜層１４と、がその順に積層されており、透明電極１２と金属膜層１４とに電源２が接続される。

透明基板１１は有機層１３で発生した光を透過させるために厚さ１ｍｍ程度の透明なガラス、又は樹脂材で構成されており、陽極となる透明電極１２は導電性を有し光を透過させる厚さ１００ｎｍ程度のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ・Ｔｉｎ・Ｏｘｉｄｅ）又はＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ・Ｚｉｎｃ・Ｏｘｉｄｅ）等で構成されている。

有機層１３は厚さ１００ｎｍ程度で、蒸着により順次積層した正孔注入層（４０ｎｍ）、正孔輸送層（２０ｎｍ）、発光層（３０ｎｍ）、正孔阻止層（１０ｎｍ）、及び電子輸送層（３０ｎｍ）等を有している。

陰極となる金属膜層１４は厚さ１５０ｎｍ程度のアルミニウム又は銀等の薄膜で構成されている。

そして、電源２の陽極に透明電極１２を接続し、陰極に金属膜層１４を接続することにより、陽極から透明電極１２を介して有機層１３に正孔が注入され、陰極６から金属膜層１４を介して有機層１３に電子が注入される。

発光層である有機層１３では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起こる。そして有機層１３で発生した光１５は透明電極１２と透明基板１１とを通過して外部に至る。

以下、光源（単一又は複数のＯＬＥＤデバイス）の輝度を増減することを調光と称する。

図２は、ＯＬＥＤデバイスを複数配列したＯＬＥＤユニットの説明図である。

以下、単一のＯＬＥＤデバイスを複数配列したものをＯＬＥＤユニットと称する。

本発明の照明装置はＯＬＥＤユニット３とＯＬＥＤユニット３を駆動する駆動電源４とを有している。

そして本発明の照明装置に用いるＯＬＥＤユニット３は、単一の透明基板に図１を参照して説明したＯＬＥＤデバイス１を直列に複数配列したものであり、第１のＯＬＥＤデバイス１ａの透明電極が第２のＯＬＥＤデバイス１ｂの金属膜層に接続され、第２のＯＬＥＤデバイス１ｂの透明電極が第３のＯＬＥＤデバイス１ｃの金属膜層に接続され、第３のＯＬＥＤデバイス１ｃの透明電極が第４のＯＬＥＤデバイス１ｄの金属膜層に接続されている。

即ち、隣り合うＯＬＥＤデバイスの金属膜層と透明電極とが接続されることによって複数のＯＬＥＤデバイス１が直列に接続されている。

そして、第１のＯＬＥＤデバイス１ａの金属膜層（陰極）が駆動電源４の陰極に接続され、第４のＯＬＥＤデバイス１ｄの透明電極（陽極）がＯＬＥＤユニットを駆動する駆動電源４の陽極に接続され、複数のＯＬＥＤデバイスが発光する。そして駆動電源４は、後述するようにＯＬＥＤユニット３をパルス駆動する。

そして、第１のＯＬＥＤデバイス１ａと、第２のＯＬＥＤデバイス１ｂと、第３のＯＬＥＤデバイス１ｃと、第４のＯＬＥＤデバイス１ｄとはそれぞれ平面状をしており、略平行に配列されている。各ＯＬＥＤデバイスは例えば１５ｍｍ×１５０ｍｍ程度の大きさを有しそれぞれが面発光をする。

そして、各ＯＬＥＤデバイスの等価回路（不図示）は、一般的に抵抗ｒ、抵抗ｒに直列につながったダイオードｄ（発光部）、及びダイオードｄに並列につながった静電容量ｃで示され、静電容量ｃはＯＬＥＤデバイスの面積が大きいことから例えば数μＦと大きく、ＯＬＥＤデバイス１を例えば４個直列接続したＯＬＥＤユニット３の静電容量も例えば略１μＦと大きくなっている。

なお、個々のＯＬＥＤデバイスをリード線で直列に接続しても良く、隣り合うＯＬＥＤデバイスの金属膜層と透明電極とを直接接して複数のＯＬＥＤデバイスを直列に接続しても良い。

以上説明したＯＬＥＤユニット３を複数直列又は並列に接続して大型の照明装置として用いることができることはいうまでもなく、大型の照明装置を天井や壁面に配置することで部屋等を全体的に照明可能となる。

図３は、ＯＬＥＤデバイスをパルス駆動した時の過渡現象の一例を模式的に示す説明図である。

図３（ａ）〜図３（ｄ）において横軸は時間ｔを示し、縦軸はＯＬＥＤデバイスに加わる電圧Ｅｄ（Ｅｄ’）を示している。そして５０％のデューティー比でパルス駆動した場合を示している。

図３（ａ）と図３（ｂ）はＯＬＥＤデバイス１に電流源を接続してＯＬＥＤデバイス１を電流によるパルス駆動をした場合の過渡現象を示し、図３（ｃ）と図３（ｄ）はＯＬＥＤデバイス１に電圧源を接続してＯＬＥＤデバイス１を電圧によるパルス駆動をした場合の過渡現象を示している。

図３（ａ）において電流によるパルス駆動をした場合、電源ＯＮとしたｔ_０から電圧Ｅｄは傾きθ１で上昇し、周期Ｔの２５％（ｔ_２５）で電源電圧に到達後、周期Ｔの５０％（ｔ_５０）でＯＦＦとなるまでその電圧を維持している。

電流源は内部抵抗とＯＬＥＤデバイス１の持つ静電容量ｃとの積であらわされる系の時定数が大きく、電圧Ｅｄの立ち上がり時の傾きθ１は小さくなる、即ち電流源でパルス駆動する場合は立ち上がりが鈍ってしまう。

このため、図３（ｂ）に示すように例えば２５％未満のデューティー比でパルス駆動しようとすると電圧Ｅｄが電源電圧に到達できず本来あるべき輝度や人が感ずる明るさに対して暗くなってしまう。例えば周期Ｔの１０％（ｔ_１０）程度のデューティー比でパルス駆動しようとすると三角波のパルスとなってしまい本来あるべき輝度や人が感ずる明るさに対して大きく外れてしまうため、調光精度が低下し、所望の輝度を得ることができない。

図３（ｃ）において電圧によるパルス駆動をした場合、電源ＯＮとしたｔ_０から電圧Ｅｄ’は傾きθ２で上昇し、周期Ｔの５％（ｔ_５）で電源電圧に到達後、周期Ｔの５０％（ｔ_５０）でＯＦＦとなるまでその電圧を維持している。

電圧源は内部抵抗とＯＬＥＤデバイス１の持つ静電容量ｃとの積であらわされる系の時定数が小さく、電圧Ｅｄ’の立ち上がり時の傾きθ２は前述の傾きθ１に比べて大きくなる、即ち電圧源でパルス駆動する場合は、電流源でパルス駆動する場合に比べ立ち上がりが急峻となる。

このため、図３（ｄ）に示すように例えば周期Ｔの１０％（ｔ_１０）程度のデューティー比でパルス駆動しても電圧Ｅｄが電源電圧に到達し本来あるべき輝度や人が感ずる明るさに対して暗くなることはなく、例えば周期Ｔの５％程度（ｔ_５）のデューティー比まで本来あるべき輝度や人が感ずる明るさに対して大きく外れてしまうことを抑制できるので、調光精度が向上し所望の輝度を得ることができる。

また、個々のＯＬＥＤデバイス１はそれぞれ発光が視認できる最低の電圧値（以下発光開始電圧という）にばらつきを有している。

このため複数のＯＬＥＤデバイス１を直流電圧または直流電流で駆動すると、個々のＯＬＥＤデバイス１の発光開始または消灯時期がばらついてしまい、調光機能を有する照明装置としての品位が低下する。

それに対して複数のＯＬＥＤデバイス１を、最大値が個々のＯＬＥＤデバイス１の発光開始電圧より十分大きい電圧パルスで駆動すると、個々のＯＬＥＤデバイス１の発光開始または消灯時期のばらつきが解消される。

しかしながら、前述のように高輝度領域に至るまでを電圧パルスで駆動する場合は、図１１に示すようにＯＬＥＤの輝度−電圧特性が非線形であることに起因してわずかな電圧変化で輝度が大幅に変化して調光精度が低下し、また、複数のＯＬＥＤデバイスの個々の特性のばらつきによる輝度差も大きくなるという問題がある。これに対して、輝度−電流特性はほぼ比例関係にあり、高輝度領域を電流パルスで駆動すれば、個々のＯＬＥＤの特性ばらつきによる輝度差を小さくすることができる。

従って、ＯＬＥＤデバイスをパルス駆動する場合は目的とする輝度即ちデューティー比に対して輝度や人が感ずる明るさが大きく外れないように、低輝度（低デューティー比）の間は電圧源でパルス駆動を行い、高輝度（高デューティー比）の間は電流源でパルス駆動を行う。

これにより、複数のＯＬＥＤデバイスよりなる光源の輝度の調光精度を向上させ、また、個々の特性のばらつきによる輝度差を小さくすることができる。

図４は、ＯＬＥＤユニットを駆動する駆動電源の構成図である。

図４において矢印は信号の流れを示している。

輝度指令部４１は一点鎖線で示される駆動電源４の外部に設けられており、ＯＬＥＤユニット３の輝度を指令するもので、輝度に応じた電圧である輝度指令情報を出力する。例えば照明装置のＯＮ／ＯＦＦにおける調光時のように連続的に輝度を増減する時は連続して増減する電圧を出力する。

駆動電源４（一点鎖線）は、輝度指令部４１の出力電圧に応じたデューティー比のパルスを出力するパルス発生部４２及び、パルス発生部４２から出力されたパルスがＯＮとなっている時間を積分して積分結果に応じた電圧を出力する積分部４３及び、積分部４３の出力電圧と予め設定された閾値電圧とを比較する比較部４４及び、ＯＬＥＤユニット３を駆動する電流源である定電流源４５及び、ＯＬＥＤユニット３を駆動する電圧源である定電圧源４６及び、比較部４４の出力がＯＮ（Ｈｉ）の時即ち高輝度時に接点４４ａを閉じて定電流源４５の出力をＯＬＥＤユニット３に供給可能とするスイッチＳＷ１及び、比較部４４の出力がＯＦＦ（Ｌｏ）の時即ち低輝度時に接点４４ｂを閉じて定電圧源４６の出力をＯＬＥＤユニット３に供給可能とするスイッチＳＷ２及び、パルス発生部４２の出力パルスＰ_ＰＷＭがハイレベルＨｉの時に接点４２ａを閉じて定電流源４５または定電圧源４６の出力をＯＬＥＤユニット３に供給可能とするスイッチＳＷ３及び、パルス発生部４２の出力パルスＰ_ＰＷＭがローレベルＬｏの時に接点４２ｂを閉じて第２の定電圧源４７の出力をＯＬＥＤユニット３に供給可能とするスイッチＳＷ４、を有している。

即ち、切替部（不図示）はスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２と比較部４４とで構成されており、デューティー比が増加中は予め設定した第１の閾値より高い第２の閾値未満であれば電圧源（定電圧源４６）によりＯＬＥＤユニット３を発光させ、第２の閾値以上となると電流源（定電流源４５）によりＯＬＥＤユニット３を発光させるように切り替えるようになっている。

また、デューティー比が減少中は第１の閾値以上では定電流源４５によりＯＬＥＤユニット３を発光させ、第１の閾値未満となると定電圧源４６によりＯＬＥＤユニット３を発光させるように切り替えるようになっている。

ここで、デューティー比が増加する場合と、減少する場合とで同一の閾値により定電流源４５と定電圧源４６とを切り替えることも考えられるが、前述のようなデューティー比が低い領域での定電流源４５の電圧低下の問題は、デューティー比が増加する場合のほうが、減少する場合よりも顕著になりやすく、より高いデューティー比まで電圧低下の問題が生じる傾向にある。

このように、デューティー比が低い領域での定電流源４５の電圧低下の問題は、デューティー比に対してヒステリシスを持つため、デューティー比が増加する場合は、減少する場合よりもより高い閾値で切り替えるようにしている。

なお、定電流源４５、定電圧源４６は、商用交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ手段から供給される直流電力を用いても良く、このような場合も本発明に含まれる。

ここで、スイッチＳＷ４と第２の定電圧源４７とがＯＬＥＤ発光停止部を構成している。また、スイッチＳＷ３がパルス発生部４２で発生させたパルスに応じてＯＬＥＤユニット３をパルス発光させるＯＬＥＤ駆動部に相当する。

また、定電圧源４６は、調光精度をより高めるため、ＯＬＥＤユニット３を構成する複数のＯＬＥＤデバイス１の全てが実用最大輝度を得られる電圧値を出力可能な直流電源を用いることが好ましい。

なお、図示したスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２の状態は比較部４４の出力がハイレベルＨｉの時を示し、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４の状態はパルス発生部４２のパルスがハイレベルＨｉの時を示している。

スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４は図示したリレーのようなメカニカルな接点を有するものでなく純電気的なスイッチング回路でも良いことは言うまでもない。

そして、輝度指令部４１の出力側にパルス発生部４２が接続され、パルス発生部４２の出力側に積分部４３とスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４とが接続され、積分部４３の出力側に比較部４４が接続され、比較部４４の出力側にスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とが接続されている。

そして、スイッチＳＷ１の接点４４ａの一方に定電流源４５が接続され他方にスイッチＳＷ２の接点４４ｂの一方とスイッチＳＷ３の接点４２ａの一方とが接続され、スイッチＳＷ２の接点４４ｂの他方に定電圧源４６が接続されている。

そして、スイッチＳＷ３の接点４２ａの他方にはＯＬＥＤユニット３とスイッチＳＷ４の接点４２ｂの一方とが接続され、スイッチＳＷ４の接点４２ｂの他方に第２の定電圧源４７が接続されている。

図５は駆動電源４の各部の出力を模式的に表した説明図である。

図５（ａ）は輝度指令部４１の出力を示し、図５（ｂ）はパルス発生部４２の出力を示し、図５（ｃ）は積分部４３の出力を示し、図５（ｄ）は比較部４４の出力を示している。

以下各部について図４と図５を参照して説明する。

輝度指令部４１は使用者が輝度を調整する手動輝度設定回路４１１及び、照明装置のＯＮ／ＯＦＦスイッチ（不図示）により、図５（ａ）に示すようにＯＮ時は出力電圧Ｅｏを０Ｖから照明装置の実用最大輝度に相当する電圧まで連続的に増加させ、ＯＦＦまでその電圧を維持し、ＯＦＦ時は照明装置の実用最大輝度に相当する電圧から０Ｖまで連続的に減少するように出力する自動輝度設定回路４１２を有している。

ここで、実用最大輝度とはＯＬＥＤデバイスが異常を発生せずに連続発光可能な最大輝度を指す。

そして、手動輝度設定が選択されると手動輝度設定回路４１１で設定された任意の電圧が出力される。また自動輝度設定が選択されると例えば照明装置のＯＮ／ＯＦＦ時に、時間に対して出力が直線的或いは曲線的に連続して変化する電圧が自動輝度設定回路４１２から出力される。

パルス発生部４２は所定の周波数のパルスを輝度指令部４１の出力電圧に応じてパルス幅変調をするＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ・Ｗｉｄｔｈ・Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）部４２１を有している。

そして、輝度指令部４１の出力電圧に応じてパルス幅変調されたパルスＰ_ＰＷＭを積分部４３とスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４とに出力する。従って輝度指令部４１から連続して増加或いは減少する電圧が入力されると、図５（ｂ）に示すようにデューティー比が連続して増加或いは減少するパルスＰ_ＰＷＭを出力する。

そして積分部４３は積分器４３１を有し、積分器４３１はパルスＰ_ＰＷＭがＯＮとなっている時間を積分する。具体的にはパルス発生部４２から出力されたパルスの単位時間当たりのＯＮ時間の総和を移動平均的に逐次演算（積分）し、演算（積分）値に比例する出力電圧Ｅ_ｉｎｔを出力する。

従ってパルス発生部４２からデューティー比が連続して増加或いは減少したパルスが入力されると、図５（ｃ）に示すように連続して高く或いは低く段階的に変化する出力電圧Ｅ_ｉｎｔを出力する。

比較部４４は第１の閾値１ｓｈと第２の閾値２ｓｈを記憶する記憶部４４１及び、出力電圧Ｅ_ｉｎｔに対して第１の閾値１ｓｈと第２の閾値２ｓｈを比較する比較器４４２を有している。

ここで、第１の閾値１ｓｈは輝度の減少時にＯＬＥＤユニット３の駆動を定電流源４５から定電圧源４６に切り替えるための閾値で、定電流源４５での駆動では連続して輝度を変化不能となる輝度指令部４１の出力電圧に定数を乗じた電圧と所定の余裕電圧を加えた電圧で、予め設定してある。

第２の閾値２ｓｈは第１の閾値１ｓｈより高い電圧に設定されており、輝度の増加時にＯＬＥＤユニット３の駆動を定電圧源４６から定電流源４５に切り替えるための閾値で、定電流源４５での駆動では連続して輝度を変化不能となる輝度指令部４１の出力電圧に定数を乗じた電圧から所定の余裕電圧を加えた電圧で、予め設定してある。

そして、比較部４４は積分部４３から出力電圧Ｅ_ｉｎｔが入力されると記憶部４４１から第１の閾値１ｓｈと第２の閾値２ｓｈを読み出し、比較器４４２で出力電圧Ｅ_ｉｎｔに対して第１の閾値１ｓｈと第２の閾値２ｓｈを比較する。比較した結果、輝度の増加中に図５（ｄ）に示すように出力電圧Ｅ_ｉｎｔが第２の閾値２ｓｈ以上となると出力がハイレベルＨｉとなり、輝度の減少中に出力電圧Ｅ_ｉｎｔが第１の閾値１ｓｈ未満となると出力がローレベルＬｏとなる。

即ち、ＯＬＥＤユニットを発光させる電源を切り替える不図示の切替部は比較部４４とスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とで構成され、デューティー比が増加中は予め設定した第１の閾値１ｓｈより高い第２の閾値未満であれば電圧源（定電圧源４６）によりＯＬＥＤユニット３を発光させ、第２の閾値以上であれば電流源（定電流源４５）によりＯＬＥＤユニット３を発光させるように切り替えるようになっている。

また、デューティー比が減少中は第１の閾値１ｓｈ以上であれば定電流源４５によりＯＬＥＤユニット３を発光させ、第１の閾値１ｓｈ未満であれば定電圧源４６によりＯＬＥＤユニット３を発光させるように切り替えるようになっている。

定電流源４５は通常市販されている定電流電源が使用可能で、照明装置としては明るいことが要望されるので、定電流源４５は直列に接続された複数のＯＬＥＤデバイスの全てが実用最大輝度を得られる電流値を出力可能な直流電源を利用することがより好ましい。

なお、実用最大輝度とは前述したようにＯＬＥＤデバイスが異常を発生せずに連続発光可能な最大輝度を指す。

そして前記電流を常時スイッチＳＷ１の接点４４ａに出力する。

定電圧源４６は通常市販されている定電圧電源が使用可能で、調光精度をより高めるため、ＯＬＥＤユニット３を構成する複数のＯＬＥＤデバイス１の全てが実用最大輝度を得られる電圧値を出力する直流電源を用いる。

そして前記電圧を常時スイッチＳＷ２の接点４４ｂに出力する。

スイッチＳＷ１は比較部４４の出力がＯＮ（Ｈｉ）の時に接点４４ａを閉じ、定電流源４５の出力をＯＬＥＤユニット３に供給可能とする。また、スイッチＳＷ２は比較部４４の出力がＯＦＦ（Ｌｏ）の時に接点４４ｂを閉じて定電圧源４６の出力をＯＬＥＤユニット３に供給可能とする。

従って、比較部４４の出力がＯＮ（Ｈｉ）の時即ち輝度指令部４１で指定する輝度が高い時にスイッチＳＷ１により定電流源４５でＯＬＥＤユニット３を駆動可能とし、比較部４４の出力がＯＦＦ（Ｌｏ）の時即ち輝度指令部４１で指定する輝度が低い時にスイッチＳＷ２により定電圧源４６でＯＬＥＤユニット３を駆動可能とするようになっている。

また、スイッチＳＷ３はパルス発生部４２の出力パルスＰ_ＰＷＭがハイレベルＨｉの時のみに接点４２ａを閉じて定電流源４５または定電圧源４６の出力をＯＬＥＤユニット３に供給可能とする。

そして、スイッチＳＷ４はパルス発生部４２の出力パルスＰ_ＰＷＭがローレベルＬｏの時のみに接点４２ｂを閉じて第２の定電圧源４７の出力をＯＬＥＤユニット３に供給可能とする。第２の定電圧源４７は、ＯＬＥＤユニット３を確実に消灯させるための電源であって後述する。

そして、パルス発生部４２の出力パルスＰ_ＰＷＭがローレベルＬｏとなり接点４２ａが開き接点４２ｂが閉じている時、即ちパルス点灯するＯＬＥＤユニット３の消灯時は、第２の定電圧源４７からＯＬＥＤユニット３を確実に消灯させる電圧を印加させる。

なお、第２の定電圧源４７の出力電圧値は前述したようにＯＬＥＤユニット３を確実に消灯させることができる値であれば良く、直列に接続された複数のＯＬＥＤデバイスのうち発光開始電圧の一番低いＯＬＥＤデバイスの発光開始電圧より低い値である。

例えば該一番低い発光開始電圧が＋４Ｖとすると＋３Ｖ〜０Ｖでも良い。

なお、０Ｖに設定する場合は、パルスのＯＦＦ時に、接地に接続することによりＬＥＤユニットを発光停止させるようにしても良く、このような場合も本発明に含まれる。

また、ＯＬＥＤユニット３を確実に消灯させるためにＯＬＥＤユニット３に逆バイアス電圧を加えることも良く、この場合はＯＬＥＤデバイスを耐圧破壊による破損を防止する観点から０Ｖ未満好ましくは−２Ｖ〜−３Ｖとする。

従って定電流源４５または定電圧源４６の出力をスイッチＳＷ３で輝度指令部４１の出力に応じたデューティー比のパルスとし、該パルスのローレベル時はスイッチＳＷ４により第２の定電圧源４７の電圧を印加することによってＯＬＥＤユニット３をパルス駆動時に確実にＯＦＦ（消灯）できるようになっている。

以下に前述した構成の調光時の作用について、輝度指令部４１の出力電圧がまだ低い時即ち設定輝度が低い時のＯＬＥＤユニット３のパルス駆動におけるＯＮ／ＯＦＦと、輝度指令部４１の出力電圧が高くなった時即ち設定輝度が高い時のＯＬＥＤユニット３のパルス駆動におけるＯＮ／ＯＦＦと、について説明する。

図６は輝度指令部４１の出力電圧がまだ低い時にパルス発生部４２の出力がローレベルＬｏになっている時の説明図で、図７は輝度指令部４１の出力電圧がまだ低い時に輝度が増加中の各部の出力を模式的に表した説明図である。

図７（ａ）は輝度指令部４１の出力を示し、図７（ｂ）はパルス発生部４２の出力を示し、図７（ｃ）は積分部４３の出力を示し、図７（ｄ）は比較部４４の出力を示している。

図６と図７において、輝度指令部４１の出力電圧Ｅｏが増加中に図７（ａ）の実線で示すようにまだ低いため、パルス発生部４２が出力する出力パルスＰ_ＰＷＭも図７（ｂ）で示すようにデューティー比が小さくなる。

そして一方ではパルス発生部４２の出力パルスＰ_ＰＷＭが積分部４３に入力され、デューティー比が小さい出力パルスＰ_ＰＷＭを演算した積分部４３の出力電圧Ｅ_ｉｎｔも図７（ｃ）で示すように低くなる。

そして比較部４４は記憶部４４から第１の閾値１ｓｈと第２の閾値２ｓｈを読み出して、例えば輝度の増加中に入力された積分部４３の出力電圧Ｅ_ｉｎｔに対して第１の閾値１ｓｈと第２の閾値２ｓｈとを比較する。ここでは入力された積分部４３の出力電圧Ｅ_ｉｎｔが低く第１の閾値１ｓｈ未満のため比較部４４の出力が図７（ｄ）で示すようにローレベルＬｏであったとして説明する。

なお比較部４４は、輝度の増加中は入力された積分部４３の出力電圧Ｅ_ｉｎｔが低く第２の閾値２ｓｈ未満であればローレベルＬｏを出力する。（また、入力された積分部４３の出力電圧Ｅ_ｉｎｔが高く第２の閾値２ｓｈ以上となればハイレベルＨｉを出力する。）
比較部４４の出力がローレベルＬｏのためスイッチＳＷ２がＯＮとなり接点４４ｂを閉じ、スイッチＳＷ１がＯＦＦとなり接点４４ａを開き、定電圧源４６の電力をＯＬＥＤユニット３に供給可能とする。

また、他方ではパルス発生部４２の出力パルスＰ_ＰＷＭがスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４に入力される。ここでは、入力された出力パルスＰ_ＰＷＭがローレベルＬｏとなっている間スイッチＳＷ４がＯＮとなりスイッチＳＷ３がＯＦＦとなったものとして説明する。

なお、出力パルスＰ_ＰＷＭがハイレベルＨｉとなっている間はスイッチＳＷ３がＯＮ（スイッチＳＷ４はＯＦＦ）となり、ローレベルＬｏとなっている間はスイッチＳＷ４がＯＮ（スイッチＳＷ３はＯＦＦ）となる。

スイッチＳＷ３がＯＦＦのため定電圧源４６からの電力供給が断たれ、スイッチＳＷ４がＯＮのため第２の定電圧源４７から前述した電圧がＯＬＥＤユニット３に供給されてＯＬＥＤユニット３は確実に消灯される。

図８は輝度指令部４１の出力電圧がまだ低い時にパルス発生部４２の出力がハイレベルＨｉになっている時の説明図である。

図８と図７において、輝度指令部４１の出力電圧Ｅｏが図７（ａ）の実線で示すようにまだ低いため、パルス発生部４２が出力する出力パルスＰ_ＰＷＭも図７（ｂ）で示すようにデューティー比が小さくなる。

パルス発生部４２、積分部４３、比較部４４、スイッチＳＷ１及び、スイッチＳＷ２の作用については図６を参照して説明した内容と同様のため省略する。

その結果、スイッチＳＷ２がＯＮとなり接点４４ｂを閉じ、スイッチＳＷ１がＯＦＦとなり接点４４ａを開き、定電圧源４６の電力をＯＬＥＤユニット３に供給可能となる。

そして、パルス発生部４２の出力パルスＰ_ＰＷＭがスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４に入力される。ここでは、入力された出力パルスＰ_ＰＷＭがハイレベルＨｉとなっている間スイッチＳＷ３がＯＮとなりスイッチＳＷ４がＯＦＦとなったものとして説明する。

スイッチＳＷ４がＯＦＦのため第２の定電圧源４７からの電力供給が断たれ、スイッチＳＷ３がＯＮのため定電圧源４６から電力がＯＬＥＤユニット３に供給されてＯＬＥＤユニット３は確実に点灯される。

以上図６〜図８を参照して説明したように、輝度指令部４１の出力電圧がまだ低い時即ち設定した輝度が低い時、ＯＬＥＤユニット３は電圧源により低デューティー比でパルス駆動され、パルスのＯＮ時は定電圧源４６により確実に点灯し、パルスのＯＦＦ時は第２の定電圧源４７により確実に消灯することができる。

図９は輝度指令部４１の出力電圧が高くなった時にパルス発生部４２の出力がローレベルＬｏになっている時の説明図で、図１０は輝度指令部４１の出力電圧が高くなった時の輝度が増加中の各部の出力を模式的に表した説明図である。

図１０（ａ）は輝度指令部４１の出力を示し、図１０（ｂ）はパルス発生部４２の出力を示し、図１０（ｃ）は積分部４３の出力を示し、図１０（ｄ）は比較部４４の出力を示している。

図９と図１０において、輝度指令部４１の出力電圧Ｅｏが増加中に図１０（ａ）の実線で示すように高くなっている（実線）ため、パルス発生部４２が出力する出力パルスＰ_ＰＷＭも図１０（ｂ）で示すようにデューティー比が大きくなる。

そして一方ではパルス発生部４２の出力パルスＰ_ＰＷＭが積分部４３に入力され、デューティー比が大きな出力パルスＰ_ＰＷＭを演算した積分部４３の出力電圧Ｅ_ｉｎｔも図１０（ｃ）で示すように高くなる。

そして比較部４４は記憶部４４１から第１の閾値１ｓｈと第２の閾値２ｓｈを読み出して、例えば輝度の増加中に入力された積分部４３の出力電圧Ｅ_ｉｎｔに対して第１の閾値１ｓｈと第２の閾値２ｓｈとを比較する。ここでは入力された積分部４３の出力電圧Ｅ_ｉｎｔが高く第２の閾値２ｓｈ以上となっているため比較部４４の出力が図１０（ｄ）で示すようにハイレベルＨｉであったとして説明する。

なお比較部４４は、輝度の増加中は入力された積分部４３の出力電圧Ｅ_ｉｎｔが高く第２の閾値２ｓ以上となったらハイレベルＨｉを出力する。（また、入力された積分部４３の出力電圧Ｅ_ｉｎｔが低く第２の閾値２ｓｈ未満となっていればローレベルＬｏを出力する。）
比較部４４の出力がハイレベルＨｉのためスイッチＳＷ２がＯＦＦとなり接点４４ｂを開き、スイッチＳＷ１がＯＮとなり接点４４ａを閉じ、定電流源４５の電力をＯＬＥＤユニット３に供給可能とする。

又他方ではパルス発生部４２の出力パルスＰ_ＰＷＭがスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４に入力される。スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４及び、第２の定電圧源４７の作用については図６を参照して説明した内容と同様のため省略する。

その結果、スイッチＳＷ３がＯＦＦのため定電流源４５からの電力供給が断たれ、スイッチＳＷ４がＯＮのため第２の定電圧源４７から前述した電圧がＯＬＥＤユニット３に供給されてＯＬＥＤユニット３は確実に消灯される。

図４と図１０において、図４は輝度指令部４１の出力電圧が高くなった時にパルス発生部４２の出力がハイレベルＨｉになっている時の状態を示している。

輝度指令部４１の出力電圧Ｅｏが図１０（ａ）の実線で示すように増加して高くなっている（実線）ため、パルス発生部４２が出力する出力パルスＰ_ＰＷＭも図１０（ｂ）で示すようにデューティー比が大きくなる。

パルス発生部４２、積分部４３、比較部４４、スイッチＳＷ１及び、スイッチＳＷ２の作用については図９を参照して説明した内容と同様のため省略する。

その結果、スイッチＳＷ２がＯＦＦとなり接点４４ｂを開き、スイッチＳＷ１がＯＮとなり接点４４ａを閉じ、定電流源４５の電力をＯＬＥＤユニット３に供給可能とする。

そして、パルス発生部４２の出力パルスＰ_ＰＷＭがスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４に入力される。なお、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４及び、第２の定電圧源４７の作用については図８を参照して説明した内容と同様のため省略する。

その結果、入力された出力パルスＰ_ＰＷＭがハイレベルＨｉとなっている間スイッチＳＷ３がＯＮとなり接点４２ａを閉じ、スイッチＳＷ４がＯＦＦとなり接点４２ｂを開き、定電流源４５の電力がＯＬＥＤユニット３に供給される。

以上図４と図１１を参照して説明したように、輝度指令部４１の出力電圧が高くなった時即ち設定した輝度が高い時、ＯＬＥＤユニット３は電流源により高デューティー比でパルス駆動され、パルスのＯＮ時は定電流源４５により確実に点灯し、パルスのＯＦＦ時は、第２の定電圧源４７により確実に消灯することができる。

また、上記実施形態の積分部４３は必須の構成ではなく、パルス発生部４２の出力を比較部４４に直接入力し、入力された出力パルスＰ_ＰＷＭのデューティー比と第１の閾値または第２の閾値とを比較して定電圧源４６と定電流源４５を切り替えるようにしてもよい。

また、上記実施形態のように、輝度を連続的に増加又は連続的に減少させて調光するのではなく、ダイヤル等により使用者等が所望の輝度に調整可能な手動輝度設定機構によって設定された所望の輝度値となるようにデューティー比を設定し、輝度を増加させて調光する場合は該デューティー比と第２の閾値を比較し、輝度を減少させて調光する場合は該デューティー比と第１の閾値を比較して、比較結果に応じて定電流源と定電圧源を切り替えることで調光するようにしてもよい。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄＯＬＥＤデバイス
３ＯＬＥＤユニット
４駆動電源
１１透明基板
１２透明電極
１３有機層
１４金属膜層
４１輝度指令部
４２パルス発生部
４２ａ接点
４２ｂ接点
４３積分部
４４比較部
４４ａ接点
４４ｂ接点
４５定電流源
４６定電圧源
４７第２の定電圧源

Claims

単一のＯＬＥＤデバイスを複数直列に接続したＯＬＥＤユニットをパルス駆動する駆動電源を有する照明装置において、
該駆動電源は、前記ＯＬＥＤユニットに発光させる輝度を指令する輝度指令情報に応じたデューティー比のパルスを発生するパルス発生部と、
前記パルス発生部で発生させた前記パルスに応じて前記ＯＬＥＤユニットをパルス発光させるＯＬＥＤ駆動部と、
前記パルスのＯＮ時に、前記ＯＬＥＤユニットを発光させる電圧源と前記ＯＬＥＤユニットを発光させる電流源と、
前記デューティー比が増加中は、予め設定した第１の閾値より高い第２の閾値未満であれば前記電圧源により前記ＯＬＥＤユニットを発光させ、第２の閾値以上となると前記電流源により前記ＯＬＥＤユニットを発光させるように切り替え、前記デューティー比が減少中は前記第１の閾値以上では前記電流源により前記ＯＬＥＤユニットを発光させ、前記第１の閾値未満となると前記電圧源により前記ＯＬＥＤユニットを発光させるように切り替える切替部と、
前記パルスのＯＦＦ時に、第２の電圧源によりＯＬＥＤユニットを発光停止させるＯＬＥＤ発光停止部と、を有することを特徴とする照明装置。
前記輝度指令情報が、連続的に増加又は連続的に減少する輝度に係る情報であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記電圧源は、直列に接続された複数のＯＬＥＤデバイスの全てが実用最大輝度を得られる電圧値を出力可能な電源であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
前記電流源は、直列に接続された複数のＯＬＥＤデバイスの全てが実用最大輝度を得られる電流値を出力可能な電源であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
前記第２の電圧源は、直列に接続された複数のＯＬＥＤデバイスのうち、発光開始電圧の一番低いＯＬＥＤデバイスの発光開始電圧より低い電圧を出力可能な電源であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。